Устройство для заряда накопительного конденсатора

 

i 11 682999

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 30.12.76 (21) 2438887/18-21 с присоединением заявки № (51) Я К т

Н 03 К 3f53 есср

Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.79 (53) УДК 621.373.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. Г. Николаев, В, К. Быстров, Г. Б. Стеганов, В. М. Хлямов и Б. М. Сухарев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЪНОГО

КОНДЕНСАТОРА

ГосУдарственный комитет (23) Приорите

Изобретение относится к импульсным источникам питания и предназначено для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов.

Известны вентильно-конденсаторные выпрямители-умножители напряжения.

Один из известных вентильно-конденсаторных выпрямителей-умножителей напряжения содержит источник переменного тока, два вентиля и два промежуточных накопительных конденсатора, соединенные по мостовой схеме, причем конденсаторы включены в противоположные плечи моста, одна из диагоналей которого соединена со входными зажимами источника, а другая— с цепочкой, составленной из накопительного конденсатора и диода (1). Эта схема выпрямителя-умножителя отличается простотой, обеспечивает высокий КПД заряда накопителя, но обладает небольшим коэффициентом умножения напряжения, который не превосходит значения, равного трем, т. е. напряжение на нагрузке не превосходит утроенного амплитудного значения напряжения источника.

Известно также трехфазное вентильноконденсаторное выпрямительно-умножительное устройство с большим коэффициентом умножения. Оно содержит диодную и конденсаторную ветви, включенные параллельно нагрузке. В диодную ветвь включены четыре последовательно соединенных вентиля, а в конденсаторную — четыре промежуточных накопительных конденсатора.

5 Источник питания выполнен трехфазным, каждая его фазная обмотка подключена одним выводом к точке соединения пары диодов диодной ветви, а другим — к точке соединения пары промежуточных накопитель10 ных конденсаторов конденсаторной ветви.

В этом устройстве напряжение на нагрузке достигает пятикратного значения амплитуды фазного напряжения источника питания

Р1

15 Рассмотренное устройство обладает более высоким коэффициентом умножения напряжения (равным пяти), однако оно содержит большое число диодов и конденсаторов, что усложняет схему, повышает ее стоимость, 20 снижает КПД и надежность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трехфазное вентильно-конденсаторное выпрямительно-умножительное устройство с коэффициентом

25 умножения напряжения выше пяти. Вэтом устройстве источник переменного напряжения выполнен трехфазным и содержит не связанные друг с другом фазные обмотки.

Две его диодно-конденсаторные ячейки об30 разованы последовательно соединенными

682999

1О конденсатором и диодом, причем, в одной ячейке одна из обкладок конденсатора связана с катодом диода, а в другой ячейке одна из обкладок конденсатора связана с анодом, диода. Две фазные обмотки источника питания включены между крайними выводами указанных ячеек, а обмотка третьей фазы включена между точками сосдинения конденсаторов и диодов обеих диодно-конденсаторных ячеек. Накопительный конденсатор через диод подключен к одной из,диодно-конденсаторных ячеек (3).

Недостатком известного устройства для заряда накопительного конденсатора является сравнительно невысокий коэффициент умножения напряжения источника питания, что существенно сказывается на энергетических показателях систем в целом, так как величина энергии, запасаемой в накопительном конденсаторе, пропорциональна квадрату напряжения на его обкладках.

Цель изобретения — повышение зарядного напряжения накопительного конденсатора, обеспечивающего более высокий коэффициент умножения напряжения при заряде накопительного конденсатора за большое число периодов изменения напряжения источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее трехфазный источник персменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками и вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, причем точка соединения одной обкладки конденсатора и катода вентиля первой ячейки через первую фазную обмотку источника подключена к точке соединения конденсатора и анода диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора первой ячейки через вторую фазную обмотку источника подключена к катоду диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора второй ячейки через третью фазную обмотку — к аноду диода первой ячейки, к которому через диод подключена первая обкладка накопительного конденсатора, дополнительно снабжено конденсатором и диодом, анод дополнительного диода подключен к точке соединения конденсатора первой ячейки и второй фазной обмотки источника, а одна обкладка дополнительного конденсатора — к катоду диода второй ячейки, причем катод дополнительного диода и вторая обкладка дополнительного конденсатора связаны со второй обкладкой накопительного конденсатора.

Такое устройство имеет на выходе более высокое напряжение, которое в 4 раза превосходит напряжение источника. Это позволяет увеличить энергию, запасаемую в .накопительном конденсаторе, на 40%.

55 к

4

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для заряда накопительного конденсатора содер>кит трехфазный источник переменного тока 1 с отдельно выведенными фазными обмотка 2 — 4 и вснтильпоконденсаторный выпрямитель-умно>китель напряжения, образованный двумя диоднокондснсаторными ячейками. Первая диодноконденсаторная ячейка образована последовательно соединенными диодом 5, конденсатором б и диодом 7, а вторая — конденсатором 8, диодом 9 и конденсатором 10. Фазная обмотка 2 источника 1 одним выводом связана с анодом диода 5, а другим — с обкладкой конденсатора 8. Фазная обмотка 3 включена между катодом диода 9 и анодом диода 7, а фазная обмотка 4 — между. катодом диода 5 и анодом диода 9. Накопительный конденсатор 11 через диод 12 подключен к первой диодно-конденсаторной ячейке 5 — б — 7. Для получения максимального коэффициента умножения напряжения начала фазных обмоток необходимо подключить к одной диодно-конденсаторной ячейке, а концы — к другой ячейке. Это приводит к тому, что вектора линейных напряжений г72 4 и г74 — 3 (геометрическая сумма напряжений фаз между фазными обмотками

2, 4 и 4, 3 соответственно) будут сдвинуты друг относительно друга на б0 эл. град. и вектор линейного напряжения U4 з будет опережать вектор линейного напряжения 2 — 4.

При рассмотрении работы предлагаемого устройства в целях упрощения будем полагать, что накопительный конденсатор к рассматриваемому моменту практически полностью заряжен. Пусть в некоторый момент времени напряжение на фазной обмотке 3 равно нулю, а линейные напряжения U4 2 и

U4 з отрицательны. Тогда спустя четверть периода конденсатора 10 зарядится до амплитудного значения напряжения фазной обмотки 3 к концу первой половины периода до линейного напряжения U4 2 зарядится конденсатор 8, а еще через одну шестую часть полупериода до линейного напряжения U4 3 зарядится конденсатор б. В дальнейшем, когда линейное напряжение U4; станет отрицательным, оно будет суммироваться с напряжением конденсаторов 8, б, 10 и через диод 12 будет прикладываться к накопительному конденсатору 11, при этом промежуточные накопительные конденсаторы 8, б, 10 будут отдавать запасенную в них энергию в основной накопительный конденсатор 11.

Заряд накопительного конденсатора будет осуществляться за несколько периодов питающего напряжения до напряжения, превосходящего в б,4 раза амплитудное значение фазного напряжения источника питания. Это позволяет íà 40% увеличить энер682999

Составитель Т. Смелова

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Редактор И. Коляда

Заказ 1785/6 Изд, № 495 Тираж 1060 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, z гию, запасаемую в накопительном конденсаторе. Энергия, полученная промежуточными конденсаторами от источника в течение одного полупе1риода изменения напряжения последнего, передается в течение другого полупериода в основной накопительный конденсатор с высоким КПД, что обеспечи вает улучшение удельных энергетических показателей устройства в целом.

Изменяя схему подключения фазных обмоток, т. е. меняя местами начала и концы обмоток одной или двух фаз, можно, при необходимости, уменьшить коэффициент умножения.

Формула изобретения

Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками и вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, точка соединения одной обкладки конденсатора и катода вентиля первой ячейки через первую фазную обмотку источника подключена к точке соединения конденсатора и анода диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора первой ячейки через вторую фазную обмотку источника подключена к катоду диода второй ячейки, вторая обкладка конденсатора второй ячейки через третью фазную обмот5 ку — к аноду диода первой ячейки, к которому через диод подключена первая обкладка накопительного конденсатора, о тличающееся тем, что, с целью повышения зарядного напряжения накопительного

10 конденсатора, оно дополнительно . снабжено конденсатором и диодом, анод дополнительного диода подключен к точке соединения конденсатора первой ячейки и второй фазной об15 мотки источника, а одна обкладка дополнительного конденсатора — к катоду диода второй ячейки, причем катод дополнитель ного диода и вторая обкладка дополнительного конденсатора связаны со второй обкладкой накопительного конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2419127/21, кл. Н 03 К 3/53 от 12.11.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

2, Рогинский В. Ю, Электропитание радиоустройств, Госэнергоиздат, 1963, с. 146.

3. Лвторское свидетельство СССР № 408136, кл. Н 02 М 7/10.